微生物学考点.doc

² 微生物的营养类型：（注意英文拼写）不同营养类型之间的界限并非绝对： 异养型微生物并非绝对不能利用CO2； 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长； 有些微生物在不同生长条件下生长时,其营养类型也会发生改变； 例如紫色非硫细菌（purple nonsulphur bacteria）： 没有有机物时，同化CO2， 为自养型微生物； 有机物存在时，利用有机物进行生长，为异养型微生物； 光照和厌氧条件下，利用光能生长，为光能营养型微生物； 黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长，为化能营养型微生物； 微生物营养类型的可变性无疑有利于提高其对环境条件变化的适应能力 5.营养缺陷型（auxotroph）和原养型（prototroph） 某些菌株发生突变(自然突变或人工诱变)后，失去合成某种(或某些)对该菌株生长必不可少的物质(通常是生长因子如氨基酸、维生素)的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型（auxotroph）； 相应的野生型菌株称为原养型（prototroph） 营养缺陷型菌株经常用来进行微生物遗传学方面的研究。

腐生型(metatrophy)：可利用无生命的有机物(如动植物尸体和残体)作为碳源； 寄生型(paratrophy)：寄生在活的寄主机体内吸取营养物质,离开寄主就不能生存； 在腐生型和寄生型之间还存在中间类型：1. 代谢与生物氧化新陈代谢metabolism：是指发生在活细胞中的各种分解代谢catabolism与合成代谢anabolism的总和其中，分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸(ATP)形式的能量或还原力(或称还原当量，以[H]表示)的作用；合成代谢则与分解代谢相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量与[H]形式的还原力一起合成大分子的过程   生物氧化biological oxidation：生物氧化是指发生在活细胞中的一系列产能性氧化反应的总称呼吸respiration：呼吸是指底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量(ATP)的生物氧化方式 呼吸必须在有氧条件下进行，因此又叫有氧呼吸无氧呼吸anaerobic respiration：无氧呼吸又称厌氧呼吸，是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。

发酵fermentation：无氧条件下，底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效产能反应氧化磷酸化：又称电子传递磷酸化，是指呼吸链的递氢（或电子）和受氢过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用光合磷酸化photophosphorylation：由光照引起的电子传递与磷酸化作用相偶联而生成ATP的过程成为光合磷酸化底物水平磷酸化：是指在生物氧化过程中产生一些含有高能磷酸键的化合物，并且这些高能磷酸化合物的高能磷酸键键能可以直接偶联ATP合成Stickland反应 :以一种氨基酸作氢供体和以另一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能的独特发酵类型，称为stickland反应stickland反应的产能效率很低，每分子氨基酸仅产1个ATP （一）底物脱氢的四条途径 1. 以葡萄糖作为生物氧化的典型底物，它在脱氢阶段主要可通过4条途径完成其脱氢反应，并伴随还原力[H]和能量的产生A. EMP途径在总反应中，可概括成两个阶段(耗能和产能)、三种产物(NADH＋H+、丙酮酸和ATP)和10个反应步骤EMP途径的总反应式为： C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi→2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O在其终产物中，2NADH ＋ H+ 在有氧条件下可经呼吸链的氧化磷酸化反应产生6ATP； 在无氧条件下，则可还原丙酮酸产生乳酸或还原丙酮酸的脱羧产物——乙醛还原成乙醇EMP途径的生理功能： ① 供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力； ② 是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧酸循环（TCA）、HMP途径和ED途径等③ 为微生物合成代谢提供多种中间物； ④ 通过逆向反应进行多糖合成。

B. HMP途径HMP途径的总反应式为： 6葡糖-6-磷酸＋12NADP+＋6H2O→5葡糖-6-磷酸＋12NADPH＋12H+＋6CO2＋PiHMP途径的生理功能： 、 供应合成原料：为核酸、核苷酸、NAD(P)+、FAD(FMN)和磷酸oA等的生物合成提供戊糖-磷酸；途径中的赤藓糖-4-磷酸是合成芳香族、杂环族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸）的原料； ② 产还原力：产生大量的NADPH2形式的还原力，不仅可供脂肪酸、固醇等生物合成之需，还可供通过呼吸链产生大量能量之需； ③ 作为固定的CO2中介：是光能自养微生物和化能自养微生物固定CO2的重要中介； ④ 扩大碳源利用范围：微生物利用C3～C7多种碳源提供了必要的代谢途径； ⑤ 连接EMP途径：通过与EMP途径的连接，微生物合成提供更多的戊糖 C. ED途径  完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有    ED途径特点是葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步才能获得的丙酮酸 ED途径的总反应式为：C6H12O6＋ADP＋Pi＋NADP+＋NAD+→2CH3COCOOH＋ATP＋NADPH＋H+＋NADH＋H+ D. TCA循环     真核微生物，TCA循环的反应粒体内进行，其中的大多数酶定位粒体的基质中； 原核微生物，例如细菌中，大多数酶都存在于细胞质内。

   只有琥珀酸脱氢酶属于例外，它粒体或细菌中都是结合在膜上的　　是指由丙酮酸经过一系列循环式反应而彻底氧化、脱羧、形成CO2、H2O和NADH2的过程整个TCA循环的总反应式为： 丙酮酸＋4NAD+ ＋FAD＋GDP＋Pi＋3H2O→3CO2 ＋FADH2 ＋GTP＋4(NADH＋H+)TCA循环的特点有： ① 氧虽不直接参与其中反应，但必须在有氧条件下运转（NAD+和 FAD 再生时需氧）； ② 每分子丙酮酸可产4个NADH＋H+、1个FADH2和GTP，总共相当于15个ATP，因此产能率极高； ③ TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位，可为微生物的生物合成提供各种C架原料，还与人类的发酵生产紧密相关　² 试述生物氧化的形式、过程、功能及类型   形式：某物质与氧结合、脱氢或失去电子   过程:一般包括三个环节：①底物脱氢（或脱电子）作用（该底物称作电子供体或供氢体）②氢（或电子）的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等）③最后氢受体接受氢（或电子）（最终电子受体或最终氢受体）   功能：产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间还原产物   类型：呼吸、无氧呼吸、发酵3、在化能异养微生物的生物氧化中，其基质脱氢和产能的途径主要有哪几条？试比较各途径的主要特点。

   脱氢和产能的途径：EMP、HMP、ED、TCA   特点：EMP  当葡萄糖转化成1.6-二磷酸果糖后，在果糖二磷酸醛缩酶作用下，裂解为两 个3Ｃ化合物，再由此转化为2分子丙酮酸          HMP  当葡萄糖经一次磷酸化脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸后，在6-磷酸葡萄糖酸脱酶作用下，再次脱氢降解为1分子CO2和1分子磷酸戊糖         ED   是少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径一分子葡萄糖经ED途径可生成两个丙酮酸并净生成一个ATP、一个NADH+H+和一个NADPH+H+         TCA  (1)氧虽不直接参与其中反应，但必须在有氧条件下运转；(2)丙酮酸在进入三羧酸循环之先要脱羧生成乙酰CoA，乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进入三羧酸循环3)循环的结果是乙酰CoA被彻底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰CoA可产生12分子的ATP，草酰乙酸参与反应而本身并不消耗4)产能效率极高；(5)TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位4、试述EMP途径在微生物生命活动中的重要性   ①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；②是连接其它几个重要代谢途径的桥梁，包括TCA、HMP和ED途径等；③为生物合成提供多种中间代谢物；④通过逆向反应可进行多糖合成。

5、试述HMP途径在微生物生命活动中的重要性  ①供应合成原料；②产还原力；③作为固定CO2的中介；④扩大碳源的利用范围；⑤连接EMP途径6、试述TCA循环在微生物产能和发酵生产中的重要性   TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位，产能效率极高，不仅可为微生物的生物合成提供各种碳架原料，而且还与人类的发酵生产紧密相关7、在微生物能量代谢中ATP的产生途径有哪几条？   EMP、HMP、ED、TCA、呼吸、无氧呼吸、发酵8、试比较呼吸、无氧呼吸、发酵的异同点产能 呼吸无氧呼吸环境条件有氧无氧无氧终电子受体来源环境，外源性 环境，外源性 胞内、内源性性质分子氧化合物（通常为无机物）代谢中间物能进行代谢产能方式的微生物 专性好氧微生物、兼性好氧微生物、微嗜氧微生物 专性厌氧微生物、兼性好氧微生物 兼性好氧微生物、耐氧厌氧微生物、专性厌氧微生物2. (二）递氢和受氢 呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体1.呼吸作用（respiration） 微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。

(1)好氧呼吸（aerobic respiration）（以分子氧作为最终电子受体）   是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特点是底物脱下的氢经完整的呼吸链传递，最终被外源分子氧接受，产生水并释放出ATP形式的能量这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成的生物氧化作用，是一种高效产能方式    呼吸链：又称电子传递链（ electron transport chain，ETC），是指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势呈梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体2)无氧呼吸（anaerobic respiration）（以氧化型化合物作为最终电子受体）   又称厌氧呼吸，是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化其特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，完成氧化磷酸化产能反应    这是一类在无氧条件下进行的、产能效率较低的特殊呼吸 2.发酵（fermentation）(1)定义 广义的发酵：泛指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料的一类生产方式 狭义的发酵：指在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所产生的还原力[H]未经呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。

底物水平磷酸化-- 在酶的作用下，生物氧化过程中生成的高能化合物直接将能量转给ADP生产ATP的过程称底物水平磷酸化或基质水平磷酸。